DE102017214857B4

DE102017214857B4 - Toroidal core assembly, current-compensated choke and method for producing a toroidal core assembly

Info

Publication number: DE102017214857B4
Application number: DE102017214857.8A
Authority: DE
Inventors: Markus Wehring; Harald Hundt; Axel Schulze; Johannes Beichler
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 2017-08-24
Filing date: 2017-08-24
Publication date: 2024-08-01
Anticipated expiration: 2037-08-25
Also published as: DE102017214857A1; WO2019038349A1; CN110114845A; CN110114845B

Abstract

Ringkernbaugruppe mit:einem eine Öffnung (102, 402, 602,702) umschließenden Ringkern (101,401, 601, 701) mit einer zur Öffnung (102, 402, 602,702) ausgebildeten Innenfläche;eine in die Öffnung (102, 402, 602,702) eingesetzte Steganordnung aus oder mit zwei Stegelementen (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740), wobeidie mindestens zwei Stegelemente (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) eine erste Seitenfläche (111, 121, 411, 421) und eine zweite Seitenfläche (112, 122) aufweisen, undmindestens zwei der mindestens zwei Stegelemente (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) mit den ersten Seitenflächen (111, 121, 411, 421) aufeinander liegen und mindestens zwei (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) der mindestens zwei Stegelemente (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) mit den zweiten Seitenflächen (112, 122) an verschiedenen Stellen an der Innenfläche (104, 405, 603, 703) anliegen, wobei mindestens zwei der Stegelemente (110, 120, 410, 420, 610, 620, 710, 720, 730) die geometrische Form eines dreiseitigen und geraden Prismas aufweisen.Toroidal core assembly with:a toroidal core (101,401, 601, 701) enclosing an opening (102, 402, 602,702) with an inner surface designed towards the opening (102, 402, 602,702);a web arrangement inserted into the opening (102, 402, 602,702) made of or with two web elements (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740), wherein the at least two web elements (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) have a first side surface (111, 121, 411, 421) and a second side surface (112, 122), andat least two of the at least two web elements (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) lie on top of one another with the first side surfaces (111, 121, 411, 421) and at least two (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) of the at least two web elements (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) lie on top of one another with the second side surfaces (112, 122) rest at different points on the inner surface (104, 405, 603, 703), wherein at least two of the web elements (110, 120, 410, 420, 610, 620, 710, 720, 730) have the geometric shape of a three-sided and straight prism.

Description

Die Erfindung betrifft Ringkernbaugruppen, stromkompensierte Drosseln sowie Verfahren zur Herstellung von Ringkernbaugruppen.The invention relates to toroidal core assemblies, current-compensated chokes and methods for producing toroidal core assemblies.

Ringkernbaugruppen werden für viele Anwendungen benötigt und können beispielsweise neben einem eine Öffnung umschließenden Ringkern auch einen in die Öffnung des Ringkernes eingesetzten Steg aufweisen. US 2017 / 0 040 099 A1 beschreibt eine elektromagnetische Vorrichtung, welche ein Joch und mindestens drei Schenkel umfasst, wobei die zwischen den mindestens drei Schenkeln auftretenden Winkel gleich sind. DE 2 245 208 A beschreibt eine Funkentstördrossel mit einem, eine Öffnung umschließenden Ringkern, wobei ein stabförmig oder kreuzförmig ausgebildeter Steg in die Öffnung eingebracht ist. Materialeigenschaften von weichmagnetischen Kernen sind beispielsweise aus WIKIPE-DIA, die freie Enzyklopädie, Magnetkerne, letzte Änderung am 26. Juni 2018, https://de.wikipedia.org/wiki/Magnetkern , abgerufen am 6. Juli 2018. Aus US 2013 / 0 088 317 A1 ist es bekannt, Teile eines Magnetkerns durch Kleben miteinander zu verbinden. US 3 569 882 A offenbart einen Stator, bei dem eine Vielzahl von Polelementen von einem eine Öffnung umschließenden, ringförmigen, weichmagntischen Kern aus in die Öffnung ragen. DE 10 2009 046 570 A1 zeigt einen Ringkern, bei dem mehrere Windungen auf Sektoren des Ringkerns gewickelt sind.Toroidal core assemblies are required for many applications and can, for example, have a toroidal core enclosing an opening as well as a web inserted into the opening of the toroidal core. US 2017 / 0 040 099 A1 describes an electromagnetic device comprising a yoke and at least three legs, wherein the angles occurring between the at least three legs are equal. DE 2 245 208 A describes a radio interference suppression choke with a ring core enclosing an opening, with a rod-shaped or cross-shaped web inserted into the opening. Material properties of soft magnetic cores are, for example, from WIKIPE-DIA, the free encyclopedia, magnetic cores, last changed on June 26, 2018, https://de.wikipedia.org/wiki/Magnetkern , accessed on 6 July 2018. From US 2013 / 0 088 317 A1 It is known to connect parts of a magnetic core by gluing. US 3 569 882 A discloses a stator in which a plurality of pole elements protrude from an annular, soft magnetic core enclosing an opening into the opening. EN 10 2009 046 570 A1 shows a toroidal core in which several turns are wound on sectors of the toroidal core.

Beim Einsetzen eines Steges in die Öffnung des Ringkernes muss darauf geachtet werden, dass der Ringkern im Hinblick auf seine spröden Materialeigenschaften nicht beschädigt wird. Dafür wird der Steg in der Regel kleiner als die Öffnung dimensioniert, wodurch Luftspalte zwischen dem Steg und dem Ringkern entstehen. Diese Luftspalte stellen ein Hindernis für einen magnetischen Fluss zwischen Steg und Ringkern dar und verschlechtern die magnetischen Eigenschaften der entsprechenden Ringkernbaugruppe. Ringkernbaugruppen können beispielsweise auch in stromkompensierten Drosseln eingesetzt werden, wodurch sich die verschlechterten magnetischen Eigenschaften auch nachteilig auf die Leistungsfähigkeit der stromkompensierten Drossel auswirken.When inserting a web into the opening of the toroid core, care must be taken not to damage the toroid core due to its brittle material properties. To do this, the web is usually made smaller than the opening, which creates air gaps between the web and the toroid core. These air gaps represent an obstacle to magnetic flux between the web and the toroid core and impair the magnetic properties of the corresponding toroid core assembly. For example, toroid core assemblies can also be used in current-compensated chokes, whereby the impaired magnetic properties also have a detrimental effect on the performance of the current-compensated choke.

Die zu lösende Aufgabe besteht somit darin, eine Ringkernbaugruppe mit einer verbesserten magnetischen Kopplung zwischen dem Ringkern und dem in der Öffnung angeordneten Steg sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Ringkernbaugruppe bereitzustellen.The problem to be solved is therefore to provide a toroidal core assembly with an improved magnetic coupling between the toroidal core and the web arranged in the opening and a method for producing a toroidal core assembly.

Diese Aufgabe wird durch eine Ringkernbaugruppe nach Anspruch 1 sowie durch eine stromkompensierte Drossel nach Anspruch 11 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Ringkernbaugruppe gemäß Anspruch 16 gelöst.This object is achieved by a toroidal core assembly according to claim 1 and by a current-compensated choke according to claim 11 and a method for producing a toroidal core assembly according to claim 16.

Es wird demnach eine Ringkernbaugruppe vorgestellt, die einen eine Öffnung umschließenden Ringkern mit einer zur Öffnung hin ausgebildeten Innenfläche und eine in die Öffnung eingesetzte Steganordnung aus oder mit mindestens zwei Stegelementen mit jeweils einer ersten Seitenfläche und einer zweiten Seitenfläche aufweist, und bei der mindestens zwei der mindestens zwei Stegelemente mit den ersten Seitenflächen aufeinander liegen und mindestens zwei der mindestens zwei Stegelemente mit den zweiten Seitenflächen an verschiedenen Stellen an der Innenfläche anliegen, wobei mindestens zwei der Stegelemente die geometrische Form eines dreiseitigen und geraden Prismas aufweisen.Accordingly, a toroidal core assembly is presented which has a toroidal core enclosing an opening with an inner surface formed towards the opening and a web arrangement inserted into the opening made of or with at least two web elements, each with a first side surface and a second side surface, and in which at least two of the at least two web elements lie on top of one another with the first side surfaces and at least two of the at least two web elements lie on the inner surface with the second side surfaces at different points, wherein at least two of the web elements have the geometric shape of a three-sided and straight prism.

Zusätzlich wird ein Verfahren zur Herstellung einer oben beschriebenen Ringkernbaugruppe beschrieben, das ein Einsetzen von mindestens zwei Stegelementen mit jeweils einer ersten Seitenfläche und einer zweiten Seitenfläche in eine von einem Ringkern umschlossene Öffnung und ein relatives Verschieben der Stegelemente zueinander in der Öffnung umfasst, wobei die Stegelemente jeweils entlang der ersten Seitenflächen zueinander verschoben werden bis mindestens zwei der mindestens zwei Stegelemente mit jeweils der zweiten Seitenfläche an einer Innenfläche des Ringkernes anliegen.In addition, a method for producing a toroidal core assembly described above is described, which comprises inserting at least two web elements, each with a first side surface and a second side surface, into an opening enclosed by a toroidal core and displacing the web elements relative to one another in the opening, wherein the web elements are each displaced relative to one another along the first side surfaces until at least two of the at least two web elements each rest with the second side surface on an inner surface of the toroidal core.

Es wird zudem eine stromkompensierte Drossel mit einer oben beschriebenen Ringkernbaugruppe vorgestellt, wobei der Ringkern oder die Steganordnung mit zumindest einer Wicklung bewickelt ist.Furthermore, a current-compensated choke with a toroidal core assembly as described above is presented, wherein the toroidal core or the web arrangement is wound with at least one winding.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen. Es zeigt:

1 in Draufsicht eine erste beispielhafte Ringkernbaugruppe mit einer zweiteiligen Steganordnung in einer ersten Stellung,
2 in Draufsicht die erste Ringkernbaugruppe in einer zweiten Stellung der zweiteiligen Steganordnung,
3 in perspektivischer Ansicht die erste Ringkernbaugruppe in der Stellung nach 2,
4 in Draufsicht und in perspektivischer Ansicht eine zweite beispielhafte Ringkernbaugruppe mit einer dreiteiligen Steganordnung,
5 in Draufsicht und in perspektivischer Ansicht eine nicht zur Erfindung gehörende Ringkernbaugruppe mit einer Steganordnung aus zwei z-förmigen Stegelementen,
6 in Draufsicht und in perspektivischer Ansicht eine dritte beispielhafte Ringkernbaugruppe mit einer Steganordnung aus zwei prismenförmigen Stegelementen,
7 in Draufsicht und in perspektivischer Ansicht eine vierte beispielhafte Ringkernbaugruppe mit einer sternförmigen Steganordnung,
8 in Draufsicht und in perspektivischer Ansicht eine weitere nicht zur Erfindung gehörende Ringkernbaugruppe mit einer kreuzförmigen Steganordnung,
9 in Draufsicht und in perspektivischer Ansicht eine weitere nicht zur Erfindung gehörende Ringkernbaugruppe mit einer Steganordnung aus zwei quaderförmigen Stegelementen,
10 eine Schnittansicht einer zu Illustrationszwecken gezeigten beispielhaften Ringkernbaugruppe mit einteiliger Steganordnung,
11 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Herstellung einer Ringkernbaugruppe,
12 ein elektrisches Ersatzschaltbild einer beispielhaften kombinierten Gleichtakt-Gegentakt-Entstördrossel in einem EMV-Filter und
13 in schematischer Darstellung eine beispielhafte kombinierte Drossel.

The invention is explained in more detail below with reference to the embodiments shown in the figures of the drawings, in which the same reference numerals designate the same elements. It shows:

1 in plan view a first exemplary toroidal core assembly with a two-part web arrangement in a first position,
2 in plan view the first toroidal core assembly in a second position of the two-part web arrangement,
3 in perspective view the first toroidal core assembly in the position 2 ,
4 in plan view and in perspective view a second exemplary toroidal core assembly with a three-part web arrangement,
5 in plan view and in perspective view a toroidal core assembly not belonging to the invention with a web arrangement of two z-shaped web elements,
6 in plan view and in perspective view a third exemplary toroidal core assembly with a web arrangement of two prism-shaped web elements,
7 in plan view and in perspective view a fourth exemplary toroidal core assembly with a star-shaped web arrangement,
8th in plan view and in perspective view a further toroidal core assembly not belonging to the invention with a cross-shaped web arrangement,
9 in plan view and in perspective view a further toroidal core assembly not belonging to the invention with a web arrangement of two cuboid web elements,
10 a sectional view of an exemplary toroidal core assembly with a one-piece web arrangement shown for illustration purposes,
11 a flow chart of an exemplary method for producing a toroidal core assembly,
12 an electrical equivalent circuit diagram of an exemplary combined common-mode/differential-mode interference suppression choke in an EMC filter and
13 A schematic representation of an exemplary combined throttle.

1 zeigt in Draufsicht eine erste beispielhafte Ringkernbaugruppe in einer ersten Stellung zweier Teile einer Steganordnung. Die Ringkernbaugruppe umfasst einen Ringkern 101, eine Längsachse 100 und eine Steganordnung aus zumindest zwei Stegelementen 110 und 120, die in eine vom Ringkern 101 umschlossene und zylinderförmige Öffnung 102 eingesetzt sind. Die Steganordnung kann auch als Flussleitstück bezeichnet werden, da sie einen Teil des magnetischen Flusses in dem Ringkern zwischen gegenüberliegenden Seiten des Ringkernes 101 ableitet. Der Ringkern 101 kann beispielsweise eine runde, eckige oder elliptische Grundform haben und mit einer Innenfläche 104 an die Öffnung 102 angrenzen. 1 shows a top view of a first exemplary toroidal core assembly in a first position of two parts of a web arrangement. The toroidal core assembly comprises a toroidal core 101, a longitudinal axis 100 and a web arrangement of at least two web elements 110 and 120, which are inserted into a cylindrical opening 102 enclosed by the toroidal core 101. The web arrangement can also be referred to as a flux guide piece, since it diverts part of the magnetic flux in the toroidal core between opposite sides of the toroidal core 101. The toroidal core 101 can, for example, have a round, square or elliptical basic shape and border the opening 102 with an inner surface 104.

Die Stegelemente 110 und 120 haben jeweils die Form eines dreiseitigen und geraden Prismas mit jeweils einer Grundfläche, einer Deckfläche und drei Mantelflächen, wobei das Stegelement 110 drei rechteckige Mantelflächen 111, 112 und 113 und das Stegelement 120 drei rechteckige Mantelflächen, 121, 122 und 123 aufweist. Bei einem geraden, dreiseitigen Prisma sind die Grundfläche und die Deckfläche jeweils dreieckförmig, wobei Grundfläche und Deckfläche kongruent zueinander sind. Der Abstand zwischen Grundfläche und Deckfläche wird als Höhe des Prismas bezeichnet. Die Mantelflächen 111, 112 und 113 des Stegelementes 110 und die Mantelflächen 121, 122 und 123 des Stegelementes 120 weisen eine erste Seitenlänge auf, die einer angrenzenden Seitenlänge der Dreiecke von Grundfläche (nicht dargestellt) und Deckfläche 114 und 124 entspricht. Die Mantelflächen 111, 112, 113, 121, 122 und 123 weisen bei einem geraden Prisma eine zur ersten Seitenlänge senkrecht verlaufende zweite Seitenlänge auf, die der Höhe des Prismas entspricht. Beispielsweise sind bei einem regelmäßigen, dreiseitigen und geraden Prisma die jeweiligen zweiten Seitenlängen der Mantelflächen 111, 112, 113, 121, 122 und 123 gleich lang. Bei einem dreiseitigen und geraden Prisma können die zweiten Seitenlängen der Mantelflächen 111, 112, 113, 121, 122 und 123 unterschiedlich lang sein.The web elements 110 and 120 each have the shape of a three-sided and straight prism, each with a base surface, a top surface and three lateral surfaces, whereby the web element 110 has three rectangular lateral surfaces 111, 112 and 113 and the web element 120 has three rectangular lateral surfaces 121, 122 and 123. In a straight, three-sided prism, the base surface and the top surface are each triangular, whereby the base surface and the top surface are congruent to one another. The distance between the base surface and the top surface is referred to as the height of the prism. The lateral surfaces 111, 112 and 113 of the web element 110 and the lateral surfaces 121, 122 and 123 of the web element 120 have a first side length which corresponds to an adjacent side length of the triangles of the base surface (not shown) and top surface 114 and 124. In a straight prism, the lateral surfaces 111, 112, 113, 121, 122 and 123 have a second side length that is perpendicular to the first side length and corresponds to the height of the prism. For example, in a regular, three-sided and straight prism, the respective second side lengths of the lateral surfaces 111, 112, 113, 121, 122 and 123 are the same length. In a three-sided and straight prism, the second side lengths of the lateral surfaces 111, 112, 113, 121, 122 and 123 can be of different lengths.

Sind die zweiten Seitenlängen der Mantelflächen am dreiseitigen und geraden Prisma ungleich lang, so wird die Mantelfläche des Prismas, dessen zweite Seitenlänge am längste ist, als erste Mantelfläche bezeichnet. Die Mantelfläche des Prismas, dessen zweite Seitenlänge am kürzesten ist, wird als zweite Mantelfläche oder als Stirnfläche bezeichnet. Die Mantelfläche des Prismas, dessen zweite Seitenlänge länger als die zweite Seitenlänge der zweiten Mantelfläche ist und dabei kürzer als die erste Seitenlänge der ersten Mantelfläche ist, wird als dritte Mantelfläche bezeichnet.If the second side lengths of the lateral surfaces of a three-sided and a right prism are unequal in length, the lateral surface of the prism whose second side length is the longest is called the first lateral surface. The lateral surface of the prism whose second side length is the shortest is called the second lateral surface or the front surface. The lateral surface of the prism whose second side length is longer than the second side length of the second lateral surface and is shorter than the first side length of the first lateral surface is called the third lateral surface.

Die Stegelemente 110 und 120 können in die Öffnung 102 eingesetzt werden, so dass die Grundflächen und die Deckflächen der Prismen senkrecht zur Längsachse 100 stehen. Es können dabei die Stegelemente 110 und 120 jeweils mit ihrer ersten Mantelfläche 111 und 121 aufeinanderliegen und Lotrechte der dritten Mantelflächen 112 und 122 (durch gestrichelte Linien dargestellt) in annähernd entgegengesetzte Richtungen zeigen. Die Stegelemente 110 und 120 sind so in der Öffnung 102 angeordnet, dass die dritten Mantelflächen in Richtung der Innenfläche 104 des Ringkernes 101 zeigen.The web elements 110 and 120 can be inserted into the opening 102 so that the base surfaces and the top surfaces of the prisms are perpendicular to the longitudinal axis 100. The web elements 110 and 120 can each lie on top of one another with their first lateral surfaces 111 and 121 and the perpendiculars of the third lateral surfaces 112 and 122 (shown by dashed lines) point in approximately opposite directions. The web elements 110 and 120 are arranged in the opening 102 so that the third lateral surfaces point in the direction of the inner surface 104 of the ring core 101.

Die Stegelemente 110 und 120 können über ihre ersten Mantelflächen 111 und 121 aneinander abgleiten und dadurch relativ zueinander verschoben werden, wodurch sich die Stegelemente 110 und 120 in der Öffnung 102 in Richtung der Innenfläche 104 bewegen. Durch dieses Verschieben kann der Abstand zwischen den zweiten Mantelflächen 112 und 122 vergrößert werden und die Stegelemente 110 und 120 in eine zweite Stellung verschoben werden, sodass auftretende Luftspalte 131 und 132 zwischen den zweiten Mantelflächen 112 und 122 und der Innenfläche 104 verringert bzw. minimiert werden.The web elements 110 and 120 can slide against each other via their first lateral surfaces 111 and 121 and can thereby be displaced relative to each other, whereby the web elements 110 and 120 move in the opening 102 in the direction of the inner surface 104. This displacement can increase the distance between the second lateral surfaces 112 and 122 and the web elements 110 and 120 can be displaced into a second position, so that air gaps 131 and 132 that occur between the second lateral surfaces 112 and 122 and the inner surface 104 are reduced or minimized.

In 2 ist die in 1 gezeigte Ringkernbaugruppe in der zweiten Stellung der Stegelemente 110 und 120 dargestellt. In dieser zweiten Stellung sind die Stegelemente 110 und 120 unter Flächenkontakt der ersten Mantelflächen 111 und 121 soweit relativ zueinander verschoben worden, dass die zweiten Mantelflächen 112 und 122 an der Innenfläche 104 des Ringkernes 101 anliegen. Die zweiten Mantelflächen 112 und 122 liegen an gegenüberliegenden Seiten des Ringkerns 101 an. Für eine Minimierung des Luftspaltes und damit gute magnetische Kopplung zwischen den zweiten Mantelflächen 112 und 122 und dem Ringkern 101 können die zweiten Mantelflächen 112 und 122 geometrisch an die Kontur der Innenfläche 104 des Ringkernes 101 angepasst sein, indem zum Beispiel die zweite Mantelflächen 112 und 122 gekrümmt sind.In 2 is the 1 shown toroidal core assembly in the second position of the web elements 110 and 120. In this second position, the web elements 110 and 120 are under surfaces contact of the first lateral surfaces 111 and 121 have been displaced relative to one another to such an extent that the second lateral surfaces 112 and 122 rest against the inner surface 104 of the toroidal core 101. The second lateral surfaces 112 and 122 rest against opposite sides of the toroidal core 101. To minimize the air gap and thus ensure good magnetic coupling between the second lateral surfaces 112 and 122 and the toroidal core 101, the second lateral surfaces 112 and 122 can be geometrically adapted to the contour of the inner surface 104 of the toroidal core 101, for example by making the second lateral surfaces 112 and 122 curved.

3 zeigt in perspektivischer Ansicht die erste Ringkernbaugruppe in der zweiten Stellung. Der Ringkern 101 kann eine Höhe 140 aufweisen, die der Höhe der prismenförmigen Stegelemente 110 und 120 entspricht. Die Höhe der prismenförmigen Stegelemente 110 und 120 kann jedoch auch kleiner als die Höhe des Ringkernes 101 sein. 3 shows a perspective view of the first toroidal core assembly in the second position. The toroidal core 101 can have a height 140 that corresponds to the height of the prism-shaped web elements 110 and 120. However, the height of the prism-shaped web elements 110 and 120 can also be smaller than the height of the toroidal core 101.

In den 4 bis 9 werden weitere beispielhafte Ringkernbaugruppen beschrieben. Die oben im Hinblick auf die erste Ringkernbaugruppe erläuterten Eigenschaften und funktionellen Zusammenhänge gelten auch für die im Folgenden beschriebenen Ringkernbaugruppen sofern nicht explizit etwas anderes dargelegt ist.In the 4 to 9 Further exemplary toroidal core assemblies are described. The properties and functional relationships explained above with regard to the first toroidal core assembly also apply to the toroidal core assemblies described below, unless explicitly stated otherwise.

4 zeigt in der linken Darstellung in Draufsicht und in der rechten Darstellung in perspektivischer Ansicht eine zweite beispielhafte Ringkernbaugruppe, die einen eine zylinderförmige Öffnung 402 umschließenden Ringkern 401 mit einer Längsachse 400 sowie eine Steganordnung aus drei Stegelementen 410, 420 und 430 aufweist. Der Ringkern 401 grenzt mit einer Innenfläche 405 an die Öffnung 402 an. Die Stegelemente 410, 420 und 430 können jeweils die Form eines dreiseitigen, geraden Prismas oder jeweils die Form eines regelmäßigen, dreiseitigen und geraden Prismas haben. 4 shows in the left illustration in plan view and in the right illustration in perspective view a second exemplary toroidal core assembly which has a toroidal core 401 enclosing a cylindrical opening 402 with a longitudinal axis 400 and a web arrangement of three web elements 410, 420 and 430. The toroidal core 401 borders the opening 402 with an inner surface 405. The web elements 410, 420 and 430 can each have the shape of a three-sided, straight prism or each have the shape of a regular, three-sided and straight prism.

Die prismenförmigen Stegelemente 410, 420 und 430 weisen jeweils eine Grundfläche, eine Deckfläche und drei rechteckförmige Mantelflächen auf. Die rechteckigen Mantelflächen weisen jeweils eine erste Seitenlänge, die der Höhe des Prismas entspricht und jeweils eine zweite Seitenlänge auf. Die Mantelfläche mit der längsten zweiten Seitenlänge wird hierin als erste Mantelfläche bezeichnet. Die Mantelfläche mit der kürzesten zweiten Seitenlänge wird als zweite Mantelfläche bezeichnet. Die verbleibende Mantelfläche der prismenförmigen Stegelemente 410, 420 und 430 wird jeweils als dritte Mantelfläche bezeichnet.The prism-shaped web elements 410, 420 and 430 each have a base surface, a top surface and three rectangular lateral surfaces. The rectangular lateral surfaces each have a first side length that corresponds to the height of the prism and a second side length. The lateral surface with the longest second side length is referred to herein as the first lateral surface. The lateral surface with the shortest second side length is referred to as the second lateral surface. The remaining lateral surface of the prism-shaped web elements 410, 420 and 430 is each referred to as the third lateral surface.

Die Stegelemente 410, 420 und 430 werden in die Öffnung 402 eingesetzt und sind so zueinander angeordnet, dass sowohl ihre Grundflächen als auch ihre Deckflächen miteinander fluchten. Außerdem sind die Grundflächen und Deckflächen der prismenförmigen Stegelemente 410, 420 und 430 parallel zur Längsachse 400 orientiert. Das Stegelement 430 ist so zwischen den Stegelementen 410 und 420 angeordnet, dass eine erste Mantelfläche des Stegelementes 430 auf der ersten Mantelfläche des Stegelementes 410 und eine zweite Mantelfläche des Stegelementes 430 auf der ersten Mantelfläche des Stegelementes 420 aufliegt. Die Stegelemente 410 und 420 liegen dabei mit ihrer zweiten Mantelfläche an gegenüberliegenden Seiten der Innenfläche 405 an.The web elements 410, 420 and 430 are inserted into the opening 402 and are arranged in relation to one another such that both their base surfaces and their cover surfaces are aligned with one another. In addition, the base surfaces and cover surfaces of the prism-shaped web elements 410, 420 and 430 are oriented parallel to the longitudinal axis 400. The web element 430 is arranged between the web elements 410 and 420 such that a first lateral surface of the web element 430 rests on the first lateral surface of the web element 410 and a second lateral surface of the web element 430 rests on the first lateral surface of the web element 420. The web elements 410 and 420 rest with their second lateral surface on opposite sides of the inner surface 405.

Das Stegelement 430 kann wie ein Keil zwischen die Stegelemente 410 und 420 gedrückt werden, wodurch das prismenförmige Stegelement 430 mit seiner ersten und seiner zweiten Mantelfläche entlang der ersten Mantelflächen der Stegelemente 410 und 420 abgleitet wird. Durch dieses Abgleiten liegen die Stegelemente 410 und 420 beim Einsetzen des Stegelementes 430 in die Öffnung 402 an der Innenfläche 405 des Ringkernes 401 an und die Steganordnung wird in der Öffnung 402 fixiert.The web element 430 can be pressed like a wedge between the web elements 410 and 420, whereby the prism-shaped web element 430 slides with its first and second lateral surfaces along the first lateral surfaces of the web elements 410 and 420. As a result of this sliding, the web elements 410 and 420 rest against the inner surface 405 of the toroidal core 401 when the web element 430 is inserted into the opening 402 and the web arrangement is fixed in the opening 402.

Die prismenförmigen Stegelemente 410, 420 und 430 können so modifiziert werden, dass sich die eingesetzten Stegelemente selbst gegen Herausfallen aus der Öffnung 402 hemmen. Dazu kann das Stegelement 430 die Form eines dreiseitigen und geraden Prismas aufweisen, bei dem die Grundfläche und die Deckfläche die Form eines gleichschenkligen Dreieckes haben und eine erste Mantelfläche und eine zweite Mantelfläche einen Winkel zwischen 5° und 150° einschließen. In entsprechender Weise können auch die Stegelemente 410 und 420 an die Form des Stegelementes 430 angepasst werden, wobei der eingeschlossene Winkel zwischen einer ersten und einer zweiten Mantelfläche der Stegelemente 410 und 420 entsprechend der Form des Stegelementes 430 verkleinert werden kann. Die beschriebene Selbsthemmung wird durch den spitzen Winkel zwischen der ersten Mantelfläche und der zweiten Mantelfläche des Stegelementes 430 erreicht. In diesem Fall wirkt das Stegelement 430 gegenüber den Stegelementen 410 und 420 wie ein spitz zulaufender Keil. Bei einem solchen spitz zulaufenden Keil ist die Reibkraft zwischen jeweils einer ersten und einer zweiten Mantelfläche des Stegelements 430 und einer ersten Mantelflächen der Stegelemente 410 und 420 größer als eine Kraft, die parallel zur Längsachse 400 und entgegen der Stegelemente 410 und 420 auf das Stegelement 430 wirkt und ansonsten das Stegelement 430 aus der Öffnung 402 drückt.The prism-shaped web elements 410, 420 and 430 can be modified so that the web elements used prevent themselves from falling out of the opening 402. For this purpose, the web element 430 can have the shape of a three-sided and straight prism in which the base surface and the top surface have the shape of an isosceles triangle and a first lateral surface and a second lateral surface enclose an angle between 5° and 150°. In a corresponding manner, the web elements 410 and 420 can also be adapted to the shape of the web element 430, wherein the included angle between a first and a second lateral surface of the web elements 410 and 420 can be reduced in accordance with the shape of the web element 430. The self-locking described is achieved by the acute angle between the first lateral surface and the second lateral surface of the web element 430. In this case, the web element 430 acts like a tapered wedge relative to the web elements 410 and 420. With such a tapered wedge, the frictional force between a first and a second lateral surface of the web element 430 and a first lateral surface of the web elements 410 and 420 is greater than a force that acts on the web element 430 parallel to the longitudinal axis 400 and against the web elements 410 and 420 and otherwise pushes the web element 430 out of the opening 402.

5 zeigt in der linken Darstellung in Draufsicht und in der rechten Darstellung in perspektivischer Ansicht eine nicht zur Erfindung gehörende Ringkernbaugruppe mit einer zugehörigen Steganordnung. Die Ringkernbaugruppe umfasst einen eine Öffnung 502 umschließenden rechteckförmigen Ringkern 501 mit einer Längsachse 500. Der Ringkern 501 grenzt mit einer Innenfläche 503 an die Öffnung 502 an, in die eine in Draufsicht x-förmige Steganordnung eingesetzt ist. 5 shows in the left illustration in plan view and in the right illustration in perspective view a toroidal core assembly not belonging to the invention with an associated Stegan The toroidal core assembly comprises a rectangular toroidal core 501 with a longitudinal axis 500 enclosing an opening 502. The toroidal core 501 adjoins the opening 502 with an inner surface 503, into which a web arrangement which is x-shaped in plan view is inserted.

Die x-förmige Steganordnung weist zwei Stegelemente 510 und 520 auf, die in Draufsicht jeweils annähernd die Form eines Z-Profils aufweisen. Die Stegelemente 510 und 520 können baugleich sein. Die Z-Profile weisen jeweils einen ersten Flansch 511 und 521 und einen zweiten Flansch 512 und 522 auf, die über jeweils einen Mittelsteg 513 und 523 miteinander verbunden sind. Eine Breite des Z-Profils, die einer Ausdehnung des Profils in Richtung der Längsachse 500 entspricht, kann betragsmäßig einer Höhe des Ringkernes 501 entsprechen.The x-shaped web arrangement has two web elements 510 and 520, which each have approximately the shape of a Z-profile in plan view. The web elements 510 and 520 can be of identical construction. The Z-profiles each have a first flange 511 and 521 and a second flange 512 and 522, which are connected to one another via a center web 513 and 523. A width of the Z-profile, which corresponds to an extension of the profile in the direction of the longitudinal axis 500, can correspond in terms of amount to a height of the ring core 501.

Die Stegelemente 510 und 520 können im Bereich ihres Mittelsteges 513 und 523 jeweils eine Nut aufweisen, die sich über die halbe Breite des Z-Profils erstreckt. Die Stegelemente 510 und 520 können durch Ineinanderstecken der beiden Nuten so miteinander verbunden werden, dass sie sich über ihre Mittelstege 513 und 523 zueinander und um die Längsachse 500 drehen lassen. Die Kinematik der Stegelemente 510 und 520 lässt sich mit derjenigen einer Schere mit zwei beweglichen Klingen vergleichen. Die Stegelemente 510 und 520 entsprechen dabei den beiden Klingen, die um eine Achse zueinander drehbar sind. Im vorliegenden Fall entspricht die Achse der Längsachse 500.The web elements 510 and 520 can each have a groove in the area of their central web 513 and 523, which extends over half the width of the Z-profile. The web elements 510 and 520 can be connected to one another by inserting the two grooves into one another so that they can be rotated relative to one another and about the longitudinal axis 500 via their central webs 513 and 523. The kinematics of the web elements 510 and 520 can be compared to that of a pair of scissors with two movable blades. The web elements 510 and 520 correspond to the two blades that can be rotated relative to one another about an axis. In the present case, the axis corresponds to the longitudinal axis 500.

Zum Einsetzen der Stegelemente 510 und 520 in die Öffnung 502 können die Stegelemente 510 und 520 so zueinander verdreht werden, dass jeweils ein erster Flansch 511 und 521 flächensymmetrisch zu einem zweiten Flansch 512 und 522 orientiert ist. Nach dem Einsetzen können die Stegelemente in entgegengesetzte Richtung um die Längsachse 500 gedreht werden, so dass jeweils ein Stegelement 510 oder 520 mit dem ersten Flansch 511, 521 und mit dem zweiten Flansch 512, 522 an gegenüberliegenden Seiten der Öffnung 502 an der Innenfläche 503 anliegt. Die Stegelemente 510 und 520 können an Kontaktbereichen mit der Innenfläche 503 beispielsweise durch Abschrägen von Kanten an die Kontur der Innenfläche 503 angepasst sein.To insert the web elements 510 and 520 into the opening 502, the web elements 510 and 520 can be rotated relative to one another such that a first flange 511 and 521 is oriented surface-symmetrically to a second flange 512 and 522. After insertion, the web elements can be rotated in opposite directions about the longitudinal axis 500 so that a web element 510 or 520 with the first flange 511, 521 and with the second flange 512, 522 rests on the inner surface 503 on opposite sides of the opening 502. The web elements 510 and 520 can be adapted to the contour of the inner surface 503 in contact areas with the inner surface 503, for example by beveling edges.

6 zeigt in der linken Darstellung in Draufsicht und in der rechten Darstellung in perspektivischer Ansicht eine weitere beispielhafte Ringkernbaugruppe. Die Ringkernbaugruppe umfasst einen ein Langloch 602 umschließenden Ringkern 601 mit einer Längsachse 600. Der Ringkern 601 grenzt mit einer Innenfläche 603 an das Langloch 602 an. In das Langloch 602 ist eine Steganordnung senkrecht zur Längsachse 600 eingesetzt. 6 shows another exemplary toroidal core assembly in the left illustration in plan view and in the right illustration in perspective view. The toroidal core assembly comprises a toroidal core 601 with a longitudinal axis 600 that encloses an elongated hole 602. The toroidal core 601 borders on the elongated hole 602 with an inner surface 603. A web arrangement is inserted into the elongated hole 602 perpendicular to the longitudinal axis 600.

Die Steganordnung umfasst Stegelemente 610 und 620, die jeweils die Form eines regelmäßigen, dreiseitigen und geraden Prismas aufweisen. Die Stegelemente 610 und 620 sind so im Langloch 602 angeordnet, dass sie mit jeweils einer ersten Mantelfläche aufeinander liegen und die Grundflächen und die Deckflächen parallel zur Längsachse 600 im Langloch 602 verlaufen. Die Stegelemente 610 und 620 können mit jeweils einer zweiten Mantelfläche an gegenüberliegenden Seiten der Innenfläche 603 des Ringkernes 601 anliegen, wobei die zweiten Mantelflächen in entgegengesetzter Richtung voneinander orientiert sind und Lotrechte der zweiten Mantelflächen parallel zueinander verlaufen.The web arrangement comprises web elements 610 and 620, each of which has the shape of a regular, three-sided and straight prism. The web elements 610 and 620 are arranged in the slot 602 such that they each lie on top of one another with a first lateral surface and the base surfaces and the cover surfaces run parallel to the longitudinal axis 600 in the slot 602. The web elements 610 and 620 can each lie with a second lateral surface on opposite sides of the inner surface 603 of the ring core 601, the second lateral surfaces being oriented in opposite directions from one another and perpendiculars of the second lateral surfaces running parallel to one another.

Befinden sich die Stegelemente 610 und 620 im Langloch 602, so können sie so gegeneinander verschoben werden, dass die ersten Mantelflächen aneinander abgleiten und die Stegelemente 610 und 620 mit den zweiten Mantelflächen an der Innenfläche 603 des Ringkernes 601 anliegen. Die Stegelemente 610 und 620 können dazu jeweils entlang der Längsachse 600 und aufeinander zu verschoben werden.If the web elements 610 and 620 are in the elongated hole 602, they can be moved against each other so that the first lateral surfaces slide against each other and the web elements 610 and 620 rest with the second lateral surfaces on the inner surface 603 of the ring core 601. The web elements 610 and 620 can be moved along the longitudinal axis 600 and towards each other.

7 zeigt in der linken Darstellung in Draufsicht und in der rechten Darstellung in perspektivischer Ansicht eine weitere beispielhafte Ringkernbaugruppe. Die Ringkernbaugruppe umfasst einen eine zylinderförmige Öffnung 702 umschließenden Ringkern 701 mit einer Längsachse 700. Der Ringkern 701 umfasst außerdem eine Oberseite 750 und eine der Oberseite 750 gegenüberliegende Unterseite 751. Oberseite 750 und Unterseite 751 sind entlang der Längsachse 700 voneinander beabstandet. Der Ringkern 701 grenzt mit einer Innenfläche 703 an die Öffnung 702 an. 7 shows a further exemplary toroidal core assembly in the left illustration in plan view and in the right illustration in perspective view. The toroidal core assembly comprises a toroidal core 701 with a longitudinal axis 700 that encloses a cylindrical opening 702. The toroidal core 701 also comprises a top side 750 and a bottom side 751 opposite the top side 750. The top side 750 and bottom side 751 are spaced apart from one another along the longitudinal axis 700. The toroidal core 701 adjoins the opening 702 with an inner surface 703.

In die Öffnung 702 kann eine in Draufsicht sternförmige Steganordnung eingesetzt werden, die Stegelemente 710, 720, 730 und 740 umfasst. Das Stegelement 740 kann drei Schenkel 741, 742 und 743 aufweisen, wobei zwischen zwei in Bezug auf die Längsachse 700 benachbarte Schenkel ein Winkel von 120° eingeschlossen ist. Die Schenkel 741, 742 und 743 sind somit gleichmäßig um die Längsachse 700 verteilt und erstrecken sich ausgehend von der Längsachse 700 senkrecht zu dieser in Richtung der Innenfläche 703. Die Schenkel 741, 742 und 743 weisen an der der Unterseite 751 zugewandten Seite des Ringkernes 701 Seitenflächen auf, deren Lotrechte mit der Längsachse 700 jeweils einen 45° Winkel einschließen.A web arrangement which is star-shaped in plan view and comprises web elements 710, 720, 730 and 740 can be inserted into the opening 702. The web element 740 can have three legs 741, 742 and 743, with an angle of 120° being included between two legs which are adjacent with respect to the longitudinal axis 700. The legs 741, 742 and 743 are thus evenly distributed around the longitudinal axis 700 and extend from the longitudinal axis 700 perpendicular to it in the direction of the inner surface 703. The legs 741, 742 and 743 have side surfaces on the side of the ring core 701 facing the underside 751, the perpendiculars of which each enclose a 45° angle with the longitudinal axis 700.

Die Stegelemente 710, 720 und 730 der Steganordnung können annähernd die geometrische Form eines regelmäßigen, dreiseitigen und geraden Prismas aufweisen und baugleich sein, wobei jeweils eine Seitenfläche der Stegelemente 710, 720 und 730, welche der Innenfläche 703 des Ringkernes zugewandt ist, geometrisch an die Kontur der Innenfläche 703 des Ringkernes 701 angepasst ist. Beispielsweise können die der Innenfläche 703 zugewandten Seitenflächen der Stegelemente 710, 720 und 730 gekrümmte Seitenflächen sein. Die Stegelemente 710, 720 und 730 werden so in den Ringkern 701 eingelegt, dass die Seitenflächen der Stegelemente 710, 720 und 730, die in Richtung der Oberseite 750 orientiert sind, zur Unterseite 751 und zur Längsachse 700 des Ringkernes 701 hin abfallen. Die drei Stegelemente 710, 720 und 730 sind in einem Winkel von jeweils 120° zur Längsachse 700 des Ringkernes angeordnet und sind annähernd komplementär zu den abgeschrägten Schenkeln des Stegelementes 740.The web elements 710, 720 and 730 of the web arrangement can have approximately the geometric shape of a regular, three-sided and straight prism and can be structurally identical, with one side surface of the web elements 710, 720 and 730, which corresponds to the inner surface 703 of the ring core is geometrically adapted to the contour of the inner surface 703 of the toroidal core 701. For example, the side surfaces of the web elements 710, 720 and 730 facing the inner surface 703 can be curved side surfaces. The web elements 710, 720 and 730 are inserted into the toroidal core 701 in such a way that the side surfaces of the web elements 710, 720 and 730, which are oriented towards the top side 750, slope down towards the bottom side 751 and towards the longitudinal axis 700 of the toroidal core 701. The three web elements 710, 720 and 730 are each arranged at an angle of 120° to the longitudinal axis 700 of the toroidal core and are approximately complementary to the bevelled legs of the web element 740.

Beim Einsetzen des Stegelementes 740 in die Öffnung gleiten die Stegelemente 710, 720 und 730 mit jeweils einer Seitenfläche an einem der abgeschrägten Schenkel des ersten Stegelementes 740 ab. Durch Eindrücken des Stegelementes 740 in die Öffnung des Ringkerns 701 werden die Stegelemente 710, 720 und 730 gegen eine Innenfläche 703 des Ringkernes 701 gedrückt, die Steganordnung dadurch zusammengesetzt und im Ringkern 701 fixiert.When the web element 740 is inserted into the opening, the web elements 710, 720 and 730 each slide with a side surface on one of the beveled legs of the first web element 740. By pressing the web element 740 into the opening of the toroidal core 701, the web elements 710, 720 and 730 are pressed against an inner surface 703 of the toroidal core 701, the web arrangement is thereby assembled and fixed in the toroidal core 701.

8 zeigt in der linken Darstellung in Draufsicht und in der rechten Darstellung in perspektivischer Ansicht eine weitere nicht zur Erfindung gehörende Ringkernbaugruppe. Die Ringkernbaugruppe umfasst einen eine zylinderförmige Öffnung 802 umschließenden Ringkern 801 mit einer Längsachse 800. Der Ringkern 801 grenzt mit einer Innenfläche 803 an die Öffnung 802 an. In der Öffnung 802 kann eine in Draufsicht kreuzförmige Steganordnung eingesetzt sein. Die Steganordnung kann fünf Stegelemente 810, 820, 830, 840 und 850 umfassen und die Stegelemente 810, 820, 830 und 840 können Abschnitte eines Rechteckwinkelprofiles sein. Die Stegelemente 810, 820, 830 und 840 sind so in der Öffnung 802 angeordnet, dass sie in Draufsicht eine L-Form aufweisen. Die Stegelemente 810, 820, 830 und 840 können baugleich sein. 8th shows in the left illustration in plan view and in the right illustration in perspective view another toroidal core assembly not belonging to the invention. The toroidal core assembly comprises a toroidal core 801 with a longitudinal axis 800 enclosing a cylindrical opening 802. The toroidal core 801 borders the opening 802 with an inner surface 803. A web arrangement which is cross-shaped in plan view can be inserted into the opening 802. The web arrangement can comprise five web elements 810, 820, 830, 840 and 850 and the web elements 810, 820, 830 and 840 can be sections of a rectangular angle profile. The web elements 810, 820, 830 and 840 are arranged in the opening 802 such that they have an L-shape in plan view. The web elements 810, 820, 830 and 840 can be identical in construction.

Jedes Stegelement 810, 820, 830 und 840 hat eine erste Seitenfläche, eine zweite Seitenfläche und zwei Stirnflächen. Die erste und die zweite Seitenfläche der Stegelemente 810, 820, 830 und 840 sind jeweils die äußeren Schenkelflächen der L-förmigen Stegelemente 810, 820, 830 und 840, die bei einem Rechteckprofil einen Winkel von 270° einschließen. In der Öffnung 802 sind die Stegelemente 810, 820, 830 und 840 so angeordnet, dass eine erste Seitenfläche eines jeden Stegelementes 810, 820, 830 und 840 einer zweiten Seitenfläche eines weiteren Stegelementes 810, 820, 830 und 840 gegenüberliegt. Eine erste Seitenfläche eines Stegelementes und eine zweiten Seitenfläche eines weiteren Stegelementes 810, 820, 830 und 840 könne in einem Abstand 843 voneinander angeordnet sein, wodurch die Stegelemente 810, 820, 830 und 840 auch im Bereich der Längsachse 800 des Ringkernes 801 nicht direkt aneinander liegen.Each web element 810, 820, 830 and 840 has a first side surface, a second side surface and two end surfaces. The first and second side surfaces of the web elements 810, 820, 830 and 840 are each the outer leg surfaces of the L-shaped web elements 810, 820, 830 and 840, which enclose an angle of 270° in a rectangular profile. In the opening 802, the web elements 810, 820, 830 and 840 are arranged such that a first side surface of each web element 810, 820, 830 and 840 is opposite a second side surface of another web element 810, 820, 830 and 840. A first side surface of a web element and a second side surface of another web element 810, 820, 830 and 840 can be arranged at a distance 843 from one another, whereby the web elements 810, 820, 830 and 840 do not lie directly against one another even in the region of the longitudinal axis 800 of the toroidal core 801.

Das Stegelement 850 kann ein Stab sein, der so in die Öffnung 802 eingebracht ist, dass die Längsachse des Stabes mit der Längsachse 800 zusammenfällt und das Stegelement 850 zwischen den Stegelementen 810, 820, 830 und 840 angeordnet ist. Der Stab kann an seinen beiden Enden angefast sein oder entlang seiner Längsachse konisch zulaufen. Durch die angefaste oder konische Form des Stabes wird ein Eintreiben des Stabes in die Öffnung 802 und zwischen die Stegelemente 810, 820, 830 und 840 erleichtert. Nach dem Einsetzen des Stabes zwischen die Stegelemente 810, 820, 830 und 840 in der Öffnung 802 liegen die Stegelemente 810, 820, 830 und 840 mit ihren Stirnflächen an der Innenfläche 803 an.The web element 850 can be a rod that is inserted into the opening 802 such that the longitudinal axis of the rod coincides with the longitudinal axis 800 and the web element 850 is arranged between the web elements 810, 820, 830 and 840. The rod can be chamfered at both ends or can taper along its longitudinal axis. The chamfered or conical shape of the rod makes it easier to drive the rod into the opening 802 and between the web elements 810, 820, 830 and 840. After the rod has been inserted between the web elements 810, 820, 830 and 840 in the opening 802, the web elements 810, 820, 830 and 840 rest with their end faces on the inner surface 803.

9 zeigt in der linken Darstellung in Draufsicht und in der rechten Darstellung in perspektivischer Ansicht eine siebte beispielhafte Ringkernbaugruppe. Die Ringkernbaugruppe umfasst einen eine zylinderförmige Öffnung 902 umschließenden Ringkern 901 mit einer Längsachse 900. Der Ringkern 901 grenzt mit einer Innenfläche 903 an die Öffnung 902 an. In der Öffnung 902 kann eine Steganordnung eingesetzt sein, die zwei quaderförmige oder plattenförmige Stegelemente 910 und 920 umfasst. 9 shows a seventh exemplary toroidal core assembly in the left illustration in plan view and in the right illustration in perspective view. The toroidal core assembly comprises a toroidal core 901 with a longitudinal axis 900 that encloses a cylindrical opening 902. The toroidal core 901 borders the opening 902 with an inner surface 903. A web arrangement can be inserted in the opening 902, which comprises two cuboid-shaped or plate-shaped web elements 910 and 920.

Jedes der Stegelemente 910 und 920 weist eine erste Seitenfläche und eine zur ersten Seitenfläche senkrecht angeordnete zweite Seitenfläche auf, wobei die erste Seitenfläche eine deutlich größere Fläche als die zweite Seitenfläche aufweisen kann. In der Öffnung 902 liegen die quaderförmigen Stegelemente 910 und 920 mit ihren ersten Seitenflächen zumindest teilweise aufeinander. Die Seitenflächen der Stegelemente 910 und 920 verlaufen parallel zur Längsachse 900 und die beiden Stegelemente 910 und 920 sind in der Öffnung 902 senkrecht zur Längsachse 900 übereinander gestapelt. Die Stegelemente 910 und 920 können in der Öffnung 902 entlang ihrer ersten Seitenflächen aneinander abgleiten und so zueinander verschoben werden, dass die zweiten Seitenflächen an der Innenfläche 903 anliegen.Each of the web elements 910 and 920 has a first side surface and a second side surface arranged perpendicular to the first side surface, wherein the first side surface can have a significantly larger area than the second side surface. In the opening 902, the cuboid-shaped web elements 910 and 920 lie at least partially on top of one another with their first side surfaces. The side surfaces of the web elements 910 and 920 run parallel to the longitudinal axis 900 and the two web elements 910 and 920 are stacked on top of one another in the opening 902 perpendicular to the longitudinal axis 900. The web elements 910 and 920 can slide against one another in the opening 902 along their first side surfaces and be moved towards one another such that the second side surfaces rest against the inner surface 903.

Die beschriebenen Ringkernbaugruppen weisen jeweils einen Ringkern und eine Steganordnung auf, die zwei oder mehrere Stegelemente aufweist. Diese Stegelemente und damit auch die Steganordnung schneiden eine Längsachse des Ringkernes und teilen dadurch eine Öffnung des Ringkerns in zumindest zwei Sektoren. Im Bereich eines jeden dieser Sektoren kann der Ringkern mit beispielsweise einer Wicklung mit einer oder mehreren Windungen bewickelt werden.The toroidal core assemblies described each have a toroidal core and a web arrangement which has two or more web elements. These web elements and thus also the web arrangement intersect a longitudinal axis of the toroidal core and thereby divide an opening of the toroidal core into at least two sectors. In the area of each of these sectors, the toroidal core can be wound with, for example, a winding with one or more turns.

In Abhängigkeit der Anzahl an Sektoren ergeben sich Ringkernbaugruppen für ein oder mehrphasige Drosseln. Die Ringkernbaugruppen der 1-4, 6 und 9 eignen sich jeweils für den Einsatz in einer ein- oder mehrphasigen Drossel. Die Ringkernbaugruppe der 7 eignet sich für den Einsatz in einer dreiphasigen Drossel. Die Ringkernbaugruppen der 5 und 8 eignen sich jeweils für den Einsatz in einer vierphasigen Drossel.Depending on the number of sectors, toroidal core assemblies are available for single or multi-phase chokes. The toroidal core assemblies of the 1-4, 6 and 9 are suitable for use in a single-phase or multi-phase choke. The toroidal core assembly of the 7 is suitable for use in a three-phase choke. The toroidal core assemblies of the 5 and 8th are each suitable for use in a four-phase choke.

10 zeigt in Schnittansicht eine Ringkernbaugruppe zur Illustration von auftretenden Luftspalten zwischen Steganordnung und Ringkern. Die Ringkernbaugruppe weist einen Ringkern 1001 und eine einteilige Steganordnung 1010 auf, die in einer Öffnung 1002 des Ringkernes 1001 angeordnet ist. Der Ringkern 1001 kann ein Quader sein und eine Innenfläche 1003 aufweisen. Die Steganordnung 1010 weist eine erste und eine zweite Seitenfläche 1012 und 1013 auf, wobei die erste und zweite Seitenfläche 1012 und 1013 zwei gegenüberliegende Seitenflächen der Steganordnung 1010 sind. Die erste und die zweite Seitenfläche 1012 und 1013 sind über einen Abstand 1011 voneinander beabstandet, der einer Seitenlänge der Steganordnung 1010 entspricht. Der Abstand 1011 ist kleiner als der Durchmesser 1030, wodurch sich zwischen der Innenfläche 1003 und der ersten und der zweiten Seitenfläche 1012 und 1013 zwei Luftspalte mit einer Breite 1021 und einer Breite 1022 ergeben. Die Ringkernbaugruppe kann in ein Kunststoffgehäuse 1040 eingelegt werden, wodurch ein Bruch oder eine Beschädigung des zu Sprödbrüchen neigenden nanokristallinen Ringkernes 1001 verhindert wird. 10 shows a sectional view of a toroidal core assembly to illustrate air gaps that occur between the web arrangement and the toroidal core. The toroidal core assembly has a toroidal core 1001 and a one-piece web arrangement 1010, which is arranged in an opening 1002 of the toroidal core 1001. The toroidal core 1001 can be a cuboid and have an inner surface 1003. The web arrangement 1010 has a first and a second side surface 1012 and 1013, wherein the first and second side surfaces 1012 and 1013 are two opposite side surfaces of the web arrangement 1010. The first and second side surfaces 1012 and 1013 are spaced apart from one another by a distance 1011 that corresponds to a side length of the web arrangement 1010. The distance 1011 is smaller than the diameter 1030, resulting in two air gaps with a width 1021 and a width 1022 between the inner surface 1003 and the first and second side surfaces 1012 and 1013. The toroidal core assembly can be placed in a plastic housing 1040, thereby preventing breakage or damage to the nanocrystalline toroidal core 1001, which is prone to brittle fractures.

Die Steganordnung kann eine Länge 1011 mit einer Toleranz von +/- 0,3mm aufweisen. Der Durchmesser 1030 kann eine Toleranz von +/- 0,2mm aufweisen und die Breiten 1021 und 1022 der Luftspalte betragen bei einer solchen Ringkernbaugruppe mit einteiliger Steganordnung 1010 als Montagetoleranz zum Fügen mindestens 0,6mm (je 0,3mm). Für die Breiten 1021 und 1022 der Luftspalte ergibt sich somit zusammen eine Toleranz zwischen 0,6mm und 1,6mm. Die Toleranz beinhaltet neben Herstellungstoleranzen von Ringkern und Steganordnung beispielsweise auch, dass die Außengeometrie der einteiligen Steganordnung 1010 nicht an die Geometrie einer Innenfläche 1003 des Ringkernes 1001 angepasst ist.The web arrangement can have a length 1011 with a tolerance of +/- 0.3mm. The diameter 1030 can have a tolerance of +/- 0.2mm and the widths 1021 and 1022 of the air gaps in such a toroidal core assembly with a one-piece web arrangement 1010 are at least 0.6mm (0.3mm each) as an assembly tolerance for joining. The widths 1021 and 1022 of the air gaps therefore have a tolerance of between 0.6mm and 1.6mm. In addition to manufacturing tolerances of the toroidal core and web arrangement, the tolerance also includes, for example, that the outer geometry of the one-piece web arrangement 1010 is not adapted to the geometry of an inner surface 1003 of the toroidal core 1001.

Die in den 1-9 beschriebenen Ringkerne können amorphes oder nanokristallines Material aufweisen, wobei die Steganordnung ein Quader aus Eisenpulver sein kann. Darüber hinaus können die Ringkerne auch Ringbandkerne sein, die amorphes oder nanokristallines Bandmaterial mit Permeabilitäten zwischen 20 und 150000 oder zwischen 20000 und 150000 aufweisen. Die Ringkerne können durch Tränkung oder Imprägnierung verfestigt sein. Beispielsweise kann der Ringkern in einem Lack oder einem Harz (z.B. Epoxydharz) getränkt werden.The 1-9 The ring cores described can comprise amorphous or nanocrystalline material, whereby the web arrangement can be a cuboid made of iron powder. In addition, the ring cores can also be toroidal strip cores, which comprise amorphous or nanocrystalline strip material with permeabilities between 20 and 150,000 or between 20,000 and 150,000. The ring cores can be strengthened by soaking or impregnation. For example, the ring core can be soaked in a varnish or a resin (eg epoxy resin).

Die beschriebenen Stegelemente können niederpermeables Magnetmaterial, wie Metallpulver, Ferrit oder Eisenpulver aufweisen. Alternativ dazu können die Stegelemente auch Laminate oder Folienpakete aus amorphem oder nanokristallinem Bandmaterial oder zugspannungsinduziertes nanokristallines Material aufweisen. Das Material der Stegelemente kann eine Permeabilität zwischen 10 und 200 oder zwischen 10 und 1000 aufweisen. Die Wicklungen der beschriebenen Drosseln können beispielsweise aus Kupferleitern wie etwa isoliertem Kupferdraht sein.The web elements described can comprise low-permeability magnetic material, such as metal powder, ferrite or iron powder. Alternatively, the web elements can also comprise laminates or foil packages made of amorphous or nanocrystalline strip material or tensile stress-induced nanocrystalline material. The material of the web elements can have a permeability between 10 and 200 or between 10 and 1000. The windings of the described chokes can be made of copper conductors, such as insulated copper wire, for example.

Die Stegelemente der beschriebenen Ringkernbaugruppen können sowohl miteinander als auch jeweils mit dem Ringkern zumindest stoffschlüssig, kraftschlüssig oder formschlüssig verbunden sein. Insbesondere können zumindest die Stegelemente miteinander oder zumindest ein Teil der Stegelemente mit dem Ringkern verklebt sein, wobei kleinere, noch verbleibende Luftspalte zwischen Steganordnung und Ringkern vom Klebstoff ausgefüllt werden.The web elements of the described toroidal core assemblies can be connected to each other and to the toroidal core at least in a materially bonded, force-fitted or form-fitted manner. In particular, at least the web elements can be glued to each other or at least some of the web elements can be glued to the toroidal core, with smaller, remaining air gaps between the web arrangement and the toroidal core being filled with the adhesive.

Alle beschriebenen Ringkernbaugruppen und Drosseln können in ein Gehäuse eingelegt werden, wobei das Gehäuse ein ein- oder mehrteiliges Kunststoffgehäuse sein kann mit beispielsweise einem Gehäuseunterteil und einem Gehäuseoberteil. Ein Ringkern oder zumindest ein Stegelement kann mit zumindest einem Teil des Gehäuses beispielsweise durch Verkleben verbunden sein, wobei beim Zusammensetzen des Gehäuses dann zumindest ein Stegelement in die Öffnung mit eingebracht werden kann.All of the toroidal core assemblies and chokes described can be placed in a housing, whereby the housing can be a one-part or multi-part plastic housing with, for example, a lower housing part and an upper housing part. A toroidal core or at least one web element can be connected to at least part of the housing, for example by gluing, whereby at least one web element can then be introduced into the opening when the housing is assembled.

11 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung einer Ringkernbaugruppe. Das Verfahren umfasst ein Einsetzen zweier oder mehrerer Stegelemente einer Steganordnung in eine von einem Ringkern umschlossene Öffnung (Schritt 1101), wobei die Stegelemente jeweils eine erste Seitenfläche aufweisen und die Stegelemente mit ihren ersten Seitenflächen aufeinander liegen. Nach dem Einsetzen werden die Stegelemente entlang der ersten Seitenflächen relativ zueinander verschoben bis zumindest zwei der Stegelemente mit jeweils einer zweiten Seitenfläche an einer Innenfläche des Ringkernes anliegen (Schritt 1102). Die Stegelemente können beispielsweise unter Einsatz eines speziellen Werkzeuges soweit zueinander verschoben werden, dass zwischen den Stegelementen und der Innenfläche des Ringkernes (nahezu) keine Luftspalte oder Luftspalte gewünschter Größe auftreten. 11 shows a flow chart for an exemplary method for producing a toroidal core assembly. The method includes inserting two or more web elements of a web arrangement into an opening enclosed by a toroidal core (step 1101), the web elements each having a first side surface and the web elements lying on top of one another with their first side surfaces. After insertion, the web elements are displaced relative to one another along the first side surfaces until at least two of the web elements each have a second side surface resting against an inner surface of the toroidal core (step 1102). The web elements can be displaced relative to one another, for example using a special tool, to such an extent that (almost) no air gaps or air gaps of the desired size occur between the web elements and the inner surface of the toroidal core.

Umfasst die Steganordnung ein oder mehrere Stegelemente, so kann ein erstes Stegelement jeweils relativ zu einem zweiten und einem dritten Stegelementen verschoben werden, so dass das zweite und das dritte Stegelement mit jeweils einer Seitenfläche an der Innenfläche des Ringkernes anliegen.If the web arrangement comprises one or more web elements, a first web element can be displaced relative to a second and a third web element, so that the second and the third web element each rest with a side surface on the inner surface of the toroidal core.

12 zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild einer beispielhaften Drosselanordnung in einem EMV-Filter. Die Schaltung weist eine für Gegentaktdrossel 1210, auch als Differential Mode Choke (DMC), bekannt, und eine Gleichtaktdrossel 1220, auch als Common Mode Choke (CMC) oder stromkompensierte Drossel bekannt, auf. Gegentaktdrossel 1210 und Gleichtaktdrossel 1220 wirken dabei als Entstörfilter für Gegentaktstörungen bzw. Gleichtaktstörungen. Unter Gleichtaktstörungen werden Störströme bezeichnet, die gleichsinnig zueinander in einer Hin- und Rückleitung fließen. Hingegen werden Störströme, die gegensinnig zueinander in einer Hin- und Rückleitung fließen, als Gegentaktstörungen bezeichnet. Die in 12 gezeigte Schaltung einschließlich der hinzugefügten Kapazitäten 1240, 1250 und 1260 bildet ein Tiefpassfilter, wobei Störströme gegen Masse 1270 abfließen. In einfachen Fällen kann eine Kombination aus Gleichtaktdrossel und Gegentaktdrossel allein durch eine genügend hohe Streuinduktivität der Gleichtaktdrossel realisiert werden. Im Regelfall ist diese Streuinduktivität allerdings nicht ausreichend. 12 shows an electrical equivalent circuit diagram of an example choke arrangement in an EMC filter. The circuit has a differential mode choke 1210, also known as a differential mode choke (DMC), and a common mode choke 1220, also known as a common mode choke (CMC) or current-compensated choke. The differential mode choke 1210 and the common mode choke 1220 act as interference filters for differential mode interference and common mode interference, respectively. Common mode interference refers to interference currents that flow in the same direction to one another in a forward and return line. On the other hand, interference currents that flow in the opposite direction to one another in a forward and return line are referred to as differential mode interference. The 12 The circuit shown, including the added capacitors 1240, 1250 and 1260, forms a low-pass filter, with interference currents flowing to ground 1270. In simple cases, a combination of common-mode choke and differential-mode choke can be implemented simply by providing a sufficiently high leakage inductance of the common-mode choke. As a rule, however, this leakage inductance is not sufficient.

Die Gegentaktdrossel 1210 ist im Ersatzschaltbild in Reihe zur Gleichtaktdrossel 1220 geschaltet und beide werden dabei von einem gemeinsamen Laststrom durchflossen. Das Magnetmaterial einer in der Drossel verbauten Ringkernbaugruppe kann so gewählt sein, dass der Laststrom die Ringkernbaugruppe nicht in Sättigung bringt. Die Dämpfung des Störstromes wird durch die Induktivität bzw. Impedanz der Gegentaktdrossel 1210 bewirkt. Sofern der Laststrom das Magnetmaterial nicht in Sättigung bringt, bleibt insbesondere für hochfrequente Störströme diese Impedanz erhalten.In the equivalent circuit diagram, the differential-mode choke 1210 is connected in series with the common-mode choke 1220, and both are passed through by a common load current. The magnetic material of a toroidal core assembly installed in the choke can be selected so that the load current does not saturate the toroidal core assembly. The interference current is dampened by the inductance or impedance of the differential-mode choke 1210. As long as the load current does not saturate the magnetic material, this impedance is maintained, particularly for high-frequency interference currents.

Die Gleichtaktdrossel 1220 umfasst eine Ringkernbaugruppe und eine oder mehrere Wicklungen beispielsweise mit jeweils einer oder mehreren Windungen. Die Ringkernbaugruppe kann eine der in Verbindung mit den 1-9 beschriebenen Ringkernbaugruppen sein. Die Wicklungen werden vom Laststrom gegensinnig durchflossen. Die Gleichtaktdrossel 1220 ist zum Beispiel so ausgestaltet, dass sie eine gerade Anzahl von Wicklungen mit gleicher Windungszahl aufweist, so können sich die magnetischen Felder in dem Ringkern der Drossel gegenseitig aufheben. Folglich weist die Drossel für den Laststrom nur eine geringe Induktivität auf, wohingegen die Induktivität der Drossel für gleichsinnig auftretende Störströme aufgrund sich addierender magnetischer Felder hoch ist.The common mode choke 1220 includes a toroidal core assembly and one or more windings, for example, each having one or more turns. The toroidal core assembly may be one of the configurations used in conjunction with the 1-9 described toroidal core assemblies. The load current flows through the windings in opposite directions. The common mode choke 1220, for example, is designed so that it has an even number of windings with the same number of turns, so that the magnetic fields in the choke's toroidal core can cancel each other out. Consequently, the choke has only a low inductance for the load current, whereas the choke's inductance for interference currents occurring in the same direction is high due to the additive magnetic fields.

Die Gleichtaktdrossel 1210 und die Gegentaktdrossel 1220 sind in dem dargestellten Ersatzschaltbild zwei verschiedene Funktionseinheiten. Eine Verringerung der Gleichtaktstörungen und der Gegentaktstörungen ist dabei umso effektiver möglich, je niedriger die charakteristischen Impedanzen der Anwendung in Bezug zu den Impedanzen der Gleichtaktdrossel 1210 und der Gegentaktdrossel 1220 sind. Zu den charakteristischen Impedanzen sind zum Beispiel der Wellenwiderstand, der Quellenwiderstand und der Abschlusswiderstand zu zählen.The common mode choke 1210 and the differential mode choke 1220 are two different functional units in the equivalent circuit diagram shown. The lower the characteristic impedances of the application are in relation to the impedances of the common mode choke 1210 and the differential mode choke 1220, the more effectively the common mode interference and differential mode interference can be reduced. The characteristic impedances include, for example, the characteristic impedance, the source resistance and the terminating resistance.

Wie bereits dargelegt wurde, reicht die Streuinduktivität der Gleichtaktdrossel meist nicht aus, um dadurch zusätzlich die Funktionalität einer Gegentaktdrossel zu erreichen. In 13 ist eine kombinierte Gleichtakt-Gegentakt-Drossel dargestellt, die die Funktionalitäten einer Gleichtaktdrossel und einer Gegentaktdrossel in einem Bauelement vereint und deren Ersatzschaltbild mit dem in 12 gezeigten Ersatzschaltbild im Wesentlichen übereinstimmt. Die kombinierte Drossel hat zum Beispiel eine Ringkernbaugruppe mit einem Ringkern 1301 und einer Steganordnung 1310, wobei die Ringkernbaugruppe auch eine der in Verbindung mit den 1-9 beschriebenen Ringkernbaugruppen sein kann. Im dargestellten Beispiel ist der Ringkern 1301 an zwei gegenüberliegenden Seiten mit jeweils einer Wicklung 1320 für die Hinleitung und 1330 für die Rückleitung mit gleicher Windungszahl versehen, und weist zudem eine Masseleitung 1340 auf. Die Steganordnung 1310 dient dazu, die Streuinduktivität des Ringkernes 1310 um einen vordefinierbaren Anteil zu erhöhen. Die Streuinduktivität ist also höher als desselben Ringkernes ohne Steganordnung. Bei kombinierten Gleichtakt-Gegentakt-Drosseln kann die Permeabilität des Materials der Ringkernbaugruppe in Abhängigkeit von der maximalen Stärke der Störströme, zum Beispiel des Gegentaktstromes gewählt werden.As already explained, the leakage inductance of the common mode choke is usually not sufficient to achieve the additional functionality of a differential mode choke. 13 A combined common-mode-differential-mode choke is shown, which combines the functionalities of a common-mode choke and a differential-mode choke in one component and whose equivalent circuit diagram is the same as in 12 The combined choke has, for example, a toroidal core assembly with a toroidal core 1301 and a web arrangement 1310, wherein the toroidal core assembly also has one of the 1-9 described toroidal core assemblies. In the example shown, the toroidal core 1301 is provided on two opposite sides with a winding 1320 for the forward line and 1330 for the return line with the same number of turns, and also has a ground line 1340. The web arrangement 1310 serves to increase the leakage inductance of the toroidal core 1310 by a predefinable amount. The leakage inductance is therefore higher than that of the same toroidal core without the web arrangement. In the case of combined common-mode and differential-mode chokes, the permeability of the material of the toroidal core assembly can be selected depending on the maximum strength of the interference currents, for example the differential-mode current.

Über die beiden Wicklungen 1320 und 1330 wird ein Laststrom gegensinnig geleitet, der zur Ausbildung weitgehend sich aufhebender magnetischer Felder in der Ringkernbaugruppe führt. Die magnetische Feldstärke H_load des magnetischen Feldes weist in der Nähe einer Wicklung eine Orientierung im Uhrzeigersinn und in der Nähe der anderen Wicklung eine Orientierung gegen den Uhrzeigersinn auf. Dadurch heben sich die magnetischen Felder in etwa auf und es ergibt sich in Folge eine resultierende magnetische Feldstärke von annähernd null. Das bedeutet eine geringe Induktivität für den Laststrom.A load current is conducted in opposite directions through the two windings 1320 and 1330, which leads to the formation of largely canceling magnetic fields in the toroidal core assembly. The magnetic field strength H _load of the magnetic field is oriented clockwise near one winding and anti-clockwise near the other winding. As a result, the magnetic fields approximately cancel each other out and the resulting magnetic field strength is almost zero. This means a low inductance for the load current.

Neben dem Laststrom kann auch ein oder mehrere Störströme die Ausbildung des magnetischen Feldes in der Ringkernbaugruppe beeinflussen. Bei getakteten Schaltungen treten Störströme als Laststrom-Ripple oder als Gleichtaktstrom auf. Die dadurch verursachte magnetische Feldstärke H_noise kann in Teilwicklungen innerhalb der Ringkernbaugruppe gleich- oder gegenphasig vorliegen. Im Fall von „gleichphasig“ ist sie in einer Richtung orientiert, dass bedeutet die Ringkernbaugruppe hat eine hohe Induktivität für den Störstrom. Im Fall von „gegenphasig“ sind die Störströme wie der Laststrom gerichtet, die resultierende Feldstärke ist nahezu Null (Kompensation), daher werden sie wie der Laststrom von der Gleichtaktdrossel nicht wesentlich beeinflusst. Für deren Dämpfung ist die Gegentaktdrossel vorgesehen. Diese wird aus der Streuinduktivität - verstärkt durch den magnetischen Mittelsteg - gebildet.In addition to the load current, one or more interference currents can also cause the formation of the magnet ic field in the toroidal core assembly. In clocked circuits, interference currents occur as load current ripple or as common-mode current. The magnetic field strength H _noise caused by this can be in phase or antiphase in partial windings within the toroidal core assembly. In the case of "in phase", it is oriented in one direction, which means that the toroidal core assembly has a high inductance for the interference current. In the case of "antiphase", the interference currents are directed like the load current, the resulting field strength is almost zero (compensation), and therefore, like the load current, they are not significantly influenced by the common-mode choke. The differential-mode choke is provided for its attenuation. This is formed from the stray inductance - amplified by the magnetic center bar.

Damit eine kombinierte Gleichtakt-Gegentakt-Drossel effektiv gegenüber Gleichtaktstörungen und Gegentaktstörungen wirken kann, sind hohe Anforderungen an die Herstellung einer solchen kombinierten Drossel zu stellen. Dies gilt insbesondere für die Reduktion der Luftspalte zwischen dem Ringkern 1301 und der Steganordnung 1310. Sie haben einen erheblichen Einfluss auf die effektive Permeabilität des Gegentakt-Drosselkreises. Durch den Einsatz einer Ringkernanordnung, wie in Verbindung mit den 1-9 beschrieben, können die auftretenden Luftspalte reduziert beziehungsweise nahezu eliminiert werden. Außerdem kann der Luftspalt in engen Toleranzen exakt eingestellt werden.In order for a combined common-mode and differential-mode choke to be effective against common-mode interference and differential-mode interference, high demands must be placed on the manufacture of such a combined choke. This applies in particular to the reduction of the air gaps between the toroidal core 1301 and the web arrangement 1310. They have a significant influence on the effective permeability of the differential-mode choke circuit. By using a toroidal core arrangement, as in conjunction with the 1-9 As described, the air gaps that occur can be reduced or almost eliminated. In addition, the air gap can be precisely adjusted within narrow tolerances.

Die effektive Permeabilität des Gegentakt-Magnetkreises eines der beschriebenen Ringkerne errechnet sich näherungsweise nach folgender Gleichung: $μ_{e f f} = \frac{1}{\frac{1}{μ_{m a t}} + \frac{d_{g a p}}{L_{F e}}}$

The effective permeability of the push-pull magnetic circuit of one of the toroidal cores described is approximately calculated using the following equation:

μ_{e e e} = \frac{1}{\frac{1}{μ_{m a t}} + \frac{d_{G a p}}{L_{F e}}}

In dieser Gleichung entspricht µ_mat der Permeabilität des Materials der Steganordnung, wobei der Wert dem Permeabilitätswert entspricht, der bei einer Induktivitätsmessung an einem geschlossenen Ringkern aus diesem Material ermittelt wurde. Die aufsummierte Länge der Luftspalte gap zwischen Ringkern und Steganordnung ist mit d_gap bezeichnet. Der Ringkern wirkt dabei bei gegensinnigen Störströmen wie ein magnetischer Kurzschluss. Daraus folgt, dass die effektive Eisenweglänge L_Fe der Länge der Steganordnung entspricht.In this equation, µ _mat corresponds to the permeability of the material of the web arrangement, whereby the value corresponds to the permeability value determined in an inductance measurement on a closed toroidal core made of this material. The total length of the air gap gap between the toroidal core and the web arrangement is designated d _gap . The toroidal core acts like a magnetic short circuit in the case of opposing interference currents. It follows that the effective iron path length L _Fe corresponds to the length of the web arrangement.

Aus obiger Gleichung ist zudem der Zusammenhang zwischen der Größe der Luftspalte und der erreichbaren Permeabilität einer Ringkernbaugruppe zu ersehen und die Vorteile von reduzierten Luftspalten im Hinblick auf die Leistungsfähigkeit einer kombinierten Gleichtakt-Gegentakt-Drossel zu ersehen. Soll die effektive Permeabilität µ_eff-Werte im Bereich der Materialpermeabilität der Steganordnung aufweisen, so müssen die Luftspalte entsprechend klein sein. Dadurch ergibt sich die gewünschte Streuung der Induktivität für den Gegentakt-Magnetkreis. Um die Induktivität des Gegentakt-Magnetkreises um den Faktor 2 bis 5 gegenüber der Streuinduktivität des Gleichtakt-Magnetkreises zu steigern, sollte die Summe aus beiden Luftspalten wesentlich kleiner als 1 mm sein.The above equation also shows the relationship between the size of the air gaps and the achievable permeability of a toroidal core assembly and the advantages of reduced air gaps with regard to the performance of a combined common-mode/differential-mode choke. If the effective permeability µ _eff values are to be in the range of the material permeability of the web arrangement, the air gaps must be correspondingly small. This results in the desired dispersion of the inductance for the differential-mode magnetic circuit. In order to increase the inductance of the differential-mode magnetic circuit by a factor of 2 to 5 compared to the leakage inductance of the common-mode magnetic circuit, the sum of the two air gaps should be significantly smaller than 1 mm.

Das Erfordernis von möglichst geringen Luftspalten ist anhand des folgenden Rechenbeispiels erkennbar. Setzt man in Gleichung eine L_Fe = 30mm, eine µ_mat = 26 und eine µ_eff = 15 bis 26 ein, so ergibt sich für jeden Luftspalt eine maximale Größe von 180µm. Die maximale Größe von 360µm für beide Luftspalte kann sich anteilsmäßig auf beide Luftspalte verteilen.The need for air gaps that are as small as possible can be seen from the following calculation example. If you insert an L _Fe = 30mm, a µ _mat = 26 and a µ _eff = 15 to 26 into the equation, this results in a maximum size of 180µm for each air gap. The maximum size of 360µm for both air gaps can be distributed proportionally between both air gaps.

Die erreichten Herstellungstoleranzen für Ringkerne und auch die Herstellungstoleranz für einteilige Steganordnungen führen beim Einsatz von einteiligen Steganordnungen zu einer zu erwartenden Größe der Luftspalte von 1 mm bis 1,5mm. Für die Summe aus beiden Luftspalten ergibt sich somit eine maximale Größe von bis zu 3mm. Eingesetzt in Gleichung 1 ergibt das einen Wert für µ_eff zwischen 7 und 26, der einer Induktivität entspricht, die gegenüber der vorhandenen Streuinduktivität vernachlässigbar ist.The manufacturing tolerances achieved for toroidal cores and also the manufacturing tolerance for one-piece web arrangements lead to an expected size of the air gaps of 1 mm to 1.5 mm when using one-piece web arrangements. The sum of both air gaps therefore results in a maximum size of up to 3 mm. Used in equation 1, this results in a value for µ _eff between 7 and 26, which corresponds to an inductance that is negligible compared to the existing stray inductance.

Der Einsatz einer Ringkernbaugruppe nach einer der 1-9 in einer kombinierten Gleichtakt-Gegentakt-Drossel gestattet deutlich höhere Werte von µ_eff. Dies gilt auch insoweit, dass zwei- oder mehrteilige Steganordnungen lokal einen geringeren Eisenquerschnitt aufweisen können, der gleichzeitig noch von der momentanen Stellung der Stegelemente zueinander abhängig ist. Unter einem Eisenquerschnitt wird dabei die Querschnittsfläche senkrecht zur Orientierung der Steganordnung in der Öffnung des Ringkernes verstanden.The use of a toroidal core assembly according to one of the 1-9 in a combined common-mode/differential-mode choke allows significantly higher values of µ _eff . This also applies to the extent that two- or multi-part web arrangements can have a locally smaller iron cross-section, which at the same time depends on the current position of the web elements in relation to one another. An iron cross-section is understood to be the cross-sectional area perpendicular to the orientation of the web arrangement in the opening of the toroidal core.

Nimmt der Eisenquerschnitt ab, so nehmen auch die erreichbaren Werte von µ_eff ab. Bei zwei- und mehrteiligen Steganordnungen wird dieser Effekt aber durch die Reduktion der Luftspalte zwischen Ringkern und Steganordnung wieder annähernd kompensiert, da sie zu einer Erhöhung der Werte von µ_eff führt.If the iron cross-section decreases, the achievable values of µ _eff also decrease. However, in two-part and multi-part web arrangements, this effect is almost compensated by the reduction of the air gaps between the toroidal core and the web arrangement, as this leads to an increase in the values of µ _eff .

Claims

Toroidal core assembly comprising: a toroidal core (101,401, 601, 701) enclosing an opening (102, 402, 602,702) with an inner surface formed towards the opening (102, 402, 602,702); a Web arrangement made of or with two web elements (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740), wherein the at least two web elements (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) have a first side surface (111, 121, 411, 421) and a second side surface (112, 122), and at least two of the at least two web elements (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) are connected to the first side surfaces (111, 121, 411, 421) lie on top of one another and at least two (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) of the at least two web elements (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) rest with the second side surfaces (112, 122) at different points on the inner surface (104, 405, 603, 703), wherein at least two of the web elements (110, 120, 410, 420, 610, 620, 710, 720, 730) have the geometric shape of a three-sided and straight prism.

Toroidal core assembly according to Claim 1 , in which the toroidal core (101,401, 601, 701) has a longitudinal axis (700) and the web arrangement with at least three web elements (710, 720, 730, 740) is arranged in a star shape perpendicular to the longitudinal axis (700).

Toroidal core assembly according to one of the preceding claims, in which the second side surfaces (112, 122) of the web elements (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) are adapted to the geometry of the inner surface (104, 405, 603, 703) of the toroidal core (101,401, 601, 701).

Toroidal core assembly according to one of the preceding claims, wherein the at least two of the at least two web elements (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) rest with the second side surfaces (112, 122) on opposite sides of the inner surface (104, 405, 603, 703).

Toroidal core assembly according to one of the preceding claims, wherein at least two of the at least two web elements (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) are identical.

Toroidal core assembly according to one of the preceding claims, wherein the toroidal core (101,401, 601, 701) has a round, a square or an elliptical basic shape.

Toroidal core assembly according to one of the preceding claims, wherein the toroidal core (101,401, 601, 701) comprises an amorphous or nanocrystalline strip material having a permeability between 20,000 and 150,000.

Toroidal core assembly according to one of the preceding claims, wherein the web elements (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) comprise iron powder, ferrite or a tensile stress induced nanocrystalline material having a permeability between 10 and 200.

Toroidal core assembly according to one of the preceding claims, wherein at least one of the at least two web elements (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) comprises foil packages or laminates made of amorphous or nanocrystalline strip material.

Toroidal core assembly according to one of the preceding claims, in which the web elements (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) are glued at least to one another or at least a portion of the web elements (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) are glued to the toroidal core (101, 401, 601, 701).

Current compensated choke with a toroidal core assembly according to one of the Claims 1 until 10 , wherein the toroidal core (101,401, 601, 701, 1301) or the web arrangement is wound with at least one winding (1320, 1330).

Current compensated choke according to Claim 11 which has at least two windings and in which at least two of the at least two windings (1320, 1330) have the same number of turns.

Current compensated choke according to Claim 11 or 12 , in which the web arrangement divides the opening (102, 402, 602,702) of the toroidal core (101,401, 601, 701) into sectors and the toroidal core (101,401, 601, 701) has a winding (1320, 1330) in each of these sectors.

Current compensated choke according to one of the Claims 11 - 13 , wherein the at least one winding (1320, 1330) has one or more turns.

Current compensated choke according to one of the Claims 11 until 14 which is inserted into a plastic housing.

Method for producing a toroidal core assembly according to one of the Claims 1 until 10 , with the following steps: Inserting at least two web elements (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) with a first side surface (111, 121, 411, 421) and a second side surface (112, 122) into an opening (102, 402, 602,702) enclosed by a toroidal core (101,401, 601, 701); Relative displacement of the web elements (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) to each other in the opening (102, 402, 602,702), wherein the web elements (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) are displaced towards each other along the first side surfaces (111, 121, 411, 421) until at least two of the at least two web elements (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) are in contact with the second side surface (112, 122) on an inner surface (104, 405, 603, 703) of the toroidal core (101,401, 601, 701).

Procedure according to Claim 16 , in which a further web element (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) is displaced relative to the at least two web elements and the at least two web elements (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) are pressed with the second side surface (112, 122) against the inner surface (104, 405, 603, 703) of the toroidal core (101,401, 601, 701).

Procedure according to Claim 16 or 17 , in which the at least two web elements (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) are glued at least to one another or at least one of the at least two web elements (110, 120, 410, 420, 430, 610, 620, 710, 720, 730, 740) is glued to the toroidal core (101,401, 601, 701).